传感器原理期末试卷

第一篇：传感器原理期末试卷

传感器原理期末考试总结

1.应变式传感器的原理电阻应变片基于电阻应变效应，即导体在外界作用下产生机械变形(拉伸或压缩)时其值发生相应变化。

2.应变式传感器应用：A.应变式传力感器：a.柱(筒)力传感器。b.环式力传感器。c.悬臂梁式传感器。B.应变式压力传感器。C.应变式容器内液体重量传感器。D.应变式加速度传感器。

3.自感式电感传感器工作原理：自感式电感传感器是利用线圈自感量的变化来实现测量的。当被测量发生变化时，使衔铁发生位移，引起磁路中磁阻变化，从而导致电感线圈的电感量变化，就能确定衔铁位移量的大小和方向，这种传感器又称为变磁阻式传感器。差动变隙式传感器由两个完全相同的电感线圈合用一个衔铁和相应的磁路组成。

4.自感式电感传感器的应用：当压力进入膜盒时，膜盒的顶端在压力P的作用下产生于压力P大小成正比的位移，于是衔铁也发生移动，从而使气隙发生变化，流过线圈的电流也发生相应的变化，电流表A的指示值就反映了压力的大小。变隙式差动传感器：当被测压力进入C形弹簧管时，C型弹簧管产生变形，其自由端发生位移，带动与自由端连接成一体的衔铁运动，使线圈1和线圈2中的电感发生大小相等、符号相反的变化。即一个电感量增大，一个电感量减小。电感的这种变化通过电桥电路转换成电压输出，所以只要用检测仪表测量出输出电压，即可得知被测压力大小。

5.电容式传感器的原理：电容C=εA/d，当被测量变化引起示中介电常数ε，正对面积A，极板间距d的变化时电容C也相应变化，如果保持其中两个参数不变，而改变一个参数，就可以把该参数的变化转变成电容量的变化，通过测量电路就可以转换为电量输出。

6.电容式传感器可分为变极距型，便面积型和变介质型。

7.电容式传感器的应用：电容式压力传感器，电容式加速度传感器。差动式电容测厚传感器。

8.压电式传感器的工作原理：就是利用压电材料的压电效应，即有压力作用在压电材料上时，传感器有电荷(或电压)输出。

9.压电式传感器的应用：压电式测力传感器，压电式加速度传感器，压电式金属加工切削力测量

10.磁电感应式传感器工作原理：是利用电磁感应原理将被测量(如振动、位移、转速等)转换成电信号的一种传感器。它不需要辅助电源，就能把被测对象的机械量转换成易于测量的电信号，是一种有源传感器，又称磁电式传感器。

11.磁电感应式传感器的应用：动圈式震动速度传感器，磁电式扭距传感器

12.霍尔式传感器工作原理：霍尔传感器是基于霍尔效应的传感器。

13.霍尔式传感器的应用：霍尔式微位移传感器，霍尔式转速传感器，霍尔计数装置。

14.光电式传感器的应用：火焰探测报警器，光电式纬线探测器，燃气具中的脉冲点火控制器

15.光纤传感器原理实际上是研究光在调制区内，外界信号(温度，压力，应变，位移，震动，电场等)与光的相互作用，即研究光被外界参数的调制原理，外界信号可能引起的光强，波长，频率，相位偏振态等光学性质的变化，从而形成不同的调制。

16.光纤传感器的应用：光纤加速度传感器，光纤温度传感器。

17.半导体气敏传感器的原理：是利用气体在半导体表面的氧化和还原反应导致敏感元件阻值发生变化而制成的。

18.半导体气敏传感器的应用：气体泄漏报警，自动控制，自动测试。

传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可输出的信号的器件或装置。通常，传感器由敏感元件和转换元件组成。

传感器的性能指标：A基本参数指标(量程指标，灵敏度指标，精度方面指标，动态性能指标)B环境参数指标(温度指标，抗冲震指标，其他环境参数指标)C可靠性指标(考虑工作寿命，平均无故障时间，保险期，疲劳性能，绝缘电阻)D其他指标(使用指标，结构指标，安装连接指标)

传感器静态特性是指被测量的值处于稳定状态时的输出和输入的关系。

传感器的静态特性可以用一组性能指标来描述，如灵敏度，迟滞，线性度，重复性，和漂移等。

灵敏度是静态特性的一项重要指标。灵敏度S等于输出量的增量和输入量的增量的比值。 线性度是指传感器的输出和输入之间数量关系的线性程度，线性度也叫非线性误差，等于最大非线性绝对误差比上传感器满量程输出值再乘以百分之百。

动态特性是指输入量随时间变化时传感器的响应时间

应变效应即导体在外界作用下产生机械变形时，其电阻值相应发生变化。

压阻效应即半导体材料的电阻率ρ随作用应力变化而发生相应变化的现象。

应变片种类A按材料分：1金属式(丝式，箔式，薄膜型)2半导体式(薄膜型，体型，扩散型，外延型,PN结型)B按结构分：单片，双片，特殊形状。C按使用环境分：高温，低温，高压，磁场，水下。

应变片结构组成：敏感栅，基片，覆盖层，引线。

温度误差即由于测量现场环境温度的改变而给测量带来的附加误差。

半导体应变片的灵敏系数比金属丝高，但是半导体材料的温度系数大，应变时非线性比较严重，适用范围受限制。工作原理基于半导体材料的压阻效应。

电阻应变片的温度补偿方法通常分为线路补偿和应变片自补偿。

电感式传感器有自感式，互感式和电涡流式

自感式电感传感器由线圈，铁芯，和衔铁组成，又称为变磁阻式 传感器。

差动变隙式传感器由两个完全相同的电感线圈合用一个衔铁和相应的磁路组成。

零点残余电压即传感器在零位移时的输出电压。

电涡流效应即块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中做切割磁力线运动时，到体内产生呈漩涡状的感应电流的现象，此电流叫做电涡流。

电容式传感器可分为变极距型，便面积型和变介质型。

电容式传感器的应用：电容式压力传感器，电容式加速度传感器。差动式电容测厚传感器。 霍尔式传感器的应用：霍尔式微位移传感器，霍尔式转速传感器，霍尔计数装置。

压电效应即某些电介质，当沿着一定方向对其施力而使它变形时的内部就产生极化现象，同时在它的两个表面上便产生符号相反的的电荷，当外力去掉后，又重新恢复到不带电状态。 压电材料分压电晶体和压电陶瓷

压电材料的主要特性参数有：a压电常数b弹性常数c介电常数d机械耦合系数e电阻f居里点温度

正压电效应即将机械能转变为电能的现象。逆压电效应即在介质周围施加电场，这些电解质也会发生几何变形的现象。

压电系数越大灵敏度越高，压电陶瓷的压电系数比石英晶体大得多。极化处理后压电陶瓷材料的剩余极化强度和特性温度有关，它的参数也随时间变化，从而使其压电特性降低。 压电式传感器的基本原理就是利用压电材料的压电效应这个特性，即当有力作用在压电材料上时，传感器就有电荷或电压输出

单片压电元件产生电荷量小，实际中多采用两片同型号压电元件粘结在一起。A并联 法输出电流大，本身电容大，时间常数大，适宜用在测量慢变信号并且以电荷作为输出量的场合。B串联接法输出电压大，本身电容小，适宜用于以电压作为输出信号，并且测量电路输入阻抗很高的场合。

压电式传感器中的压电元件按其受力和变形方式不同，大致有厚度变形，长度变形，体积变形和厚度剪切变形等

压电式传感器线性度不好，测量前需加预载

磁电式传感器结构有两种:恒磁通式和变磁通式。

霍尔传感器结构：霍尔片，四根引线和壳体。

霍尔效应即置于磁场中的静止载流导体，当它的电流方向与磁场方向不一致时，载流导体上垂直与电流和磁场的方向上将产生电动势。该电动势称为霍尔电动势。

霍尔电动势正比于激励电流及磁感应强度，其灵敏度与霍尔系数成正比而与霍尔片厚度成反比，为了提高灵敏度霍尔元件常做成薄片形状

外光电效应即在光线作用下，物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象。

内光电效应即在光线作用下，物体的导电性能发生变化或产生光生电动势的效应。分为光电导效应和光生福特效应。

光敏电阻的主要参数有：暗电阻与暗电流，亮电阻与亮电流，光电流

暗电阻与暗电流：光敏电阻在不收光照时的电阻称为暗电阻，此时流过的电流称为暗电流 亮电阻与亮电流：光敏电阻在受光照射时的电阻称为亮电阻，此时流过的电流称为亮电流 一般希望暗电阻越大越好, 亮电阻越小越好

光敏电阻的基本特性：A伏安特性：在一定照度下, 流过光敏电阻的电流与光敏电阻两端的电压的关系称为光敏电阻的伏安特性B 光谱特性：光敏电阻的相对光敏灵敏度与入射波长的关系称为光谱特性, 亦称为光谱响应。C 温度特性

光敏二极管在不受光照射时, 处于截止状态, 受光照射时, 处于导通状态

光敏晶体管有放大作用

光电池是一种直接将光能转换为电能的光电器件。光电池在有光线作用下实质就是电源 光纤的基本特性：数值孔径，光纤模式，光纤传输损耗

数值孔径：是表征光纤集光本领的重要参数，即光纤接收光量的多少。

光纤模式：是指光波传播的途径和方式。

光纤传输损耗：主要来源于材料吸收损耗，散射损耗和光波导弯曲损耗

光纤传感器分为两类：A利用光纤本身的某种敏感特性或功能制成的传感器，称为功能型传感器，又称传感型传感器。B另一种光纤仅仅起传输光的作用，在光纤的端面或中间加装其他敏感元件感受被测量的变化，，称为非功能性传感器，又称传光型传感器，

光纤传感器由光源，敏感元件，光探测器，信号处理系统，以及光纤等组成。

半导体气敏传感器一般由敏感元件，加热器，和外壳制成。按其制造工艺分为烧结型，厚膜型和薄膜型。

第二篇：传感器原理及实用技术期末复习1

3.简要说明电容式传感器的原理

电容式传感器能将被测量转换为传感器电容变化，传感器有动静两个极板，极板间的电容为C=ε0εrA/δ0

式中：

ε0真空介电常数8.854×10-12F/mεr介质的相对介电常数

δ0两极板间的距离A极板的有效面积

当动极板运动或几班见的介质变化就会引起传感器电容值的变化，从而构成变极距式，变面积式和变介质型的电容式传感器。

4.简述电涡流传感器工作原理及其主要用途。

电涡流式传感器就是基于涡流效应工作的。电涡流式传感器具有结构简单、频率响应快、灵敏度高、抗干扰能力强、体积小、能进行非接触测量等特点，因此被广泛用于测量位移、振动、厚度、转速、表面温度等参数，以及用于无损探伤或作为接近开关，是一种很有发展前途的传感器。

6.简述光敏电阻的工作原理。

光敏电阻是一种基于光电导效应(内光电效应)工作的元件，即在光的照射下，半导体电导率发生变化的现象。光照时使半导体中载流子浓度增加，从而增大了导电性，电阻值减小。照射光线愈强，电阻值下降愈多，光照停止，自由电子与空穴逐渐复合，电阻又恢复原值。

7.什么叫零点残余电压?产生的原因有哪些?

当衔铁处于差动电感的中间位置时，无论怎样调节衔铁的位置，均无法使测量转换电路输出为零，总有一个很小的输出电压，这种微小误差电压称为零点残余电压。产生零点残余电压的具体原因有：① 差动电感两个线圈的电气参数、几何尺寸或磁路参数不完全对称;② 存在寄生参数，如线圈间的寄生电容及线圈、引线与外壳间的分布电容;③ 电源电压含有高次谐波;④ 磁路的磁化曲线存在非线性。

8.简述霍尔传感器的工作原理。

金属或半导体薄片两端通控制电流 ，并在薄片的垂直方向上施加磁感应强度为 的磁场，那么，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电势 (称为霍尔电势电压),这种现象称为霍尔效应。霍尔电势的大小正比于控制电流和磁感应强度， 称为霍尔元件的灵敏度，它与元件材料的性质与几何尺寸有关。

9.什么叫纵向应变效应?什么叫横向应变效应?

应变片在受到外力变形时，其截面积变化引起的电阻变化，称为横向效应。应变片在收到外力变形时，其长度变化引起的电阻变化，称为纵向效应。也就是说，导体在长度上发生变化时，截面积也会随之变化，所以应变效应包含纵向效应和横向效应。

10.简述利用面型CCD摄像传感器实现二位图像识别的基本原理。

物体成像聚焦在CCD图像传感器上，视频处理器对输出信号进行存储和数据处理，整个过程由微机控制完成，根据几何光学原理，可推导出被测物体尺寸计算公式:

式中：n为物体成像覆盖的光敏像素数;p为像素间距;M为成像倍率。 微机可对多次测量求平均值，精确的到被测物体的尺寸。任何能够用光学成像的零件都可以用这种方法实现不接触的在线自动检测的目的。

11.变压器电桥电路和带相敏检波电桥电路哪个能更好的起到测量转换电路?为什么?

采用相敏整流电路，得到的输出信号既能反映位移的大小，又能反映位移的方向;而变压器电桥电路的输出电压随位移方向不同而反相1800，由于桥路电源是交流电，若在转换电路的输出端接上普通仪表时，无法判别输出的极性和衔铁位移的方向。此外，当衔铁处于差动电感的中间位置时，还存在零点残余电压。所以相敏整流的电桥电路能更好地起到测量转换作用。

12.常见的压电材料有哪些?各有什么特点?

常见的压电材料可分为三大类：压电晶体、压电陶瓷与高分子压电材料。 石英晶体还具有机械强度高、绝缘性能好、动态响应快、线性范围宽、迟滞小等优点。但石英晶体压电系数较小，灵敏度较低，且价格较贵。

压电陶瓷是人工制造的多晶体压电材料。与石英晶体相比，压电陶瓷的压电系数很高，制造成本很低。因此，在实际中使用的压电传感器，大都采用压电陶瓷材料。

第三篇：传感器原理

传感器原理 第一章

1、测量方法：①根据获得测量值的方法，为直接测量、间接测量、组合测量。

②根据测量方式，偏差式测量、零位式测量与微差式测量。

③根据测量条件，等精度测量、不等精度测量

④根据被测量变化快慢，静态测量、动态测量

⑤根据测量敏感原件是否与被测介质接触，接触式测量、非接触式测量

⑥根据测量系统是否向被测量施加能量，主动式测量、被动式测量

2、直接测量：测得值直接与标准量进行比较

间接测量：首先对与被测量有确定函数关系的几个量进行直接测量，将直接测的值带入函数关系式，经过计算得到所需要的结果。

组合测量：被测量必须经过求解联立方程组求的

偏差式测量：用仪表指针的位移决定被测量的量值。

零位式测量：用指零仪表的零位反映测量系统的平衡状态，在测量系统平衡时用已知的标准量决定被测量的量值。

微差式测量：将被测量与已知的标准量相比较，获得差值后，再用偏差法测得此差值。

等精度测量：在整个测量过程中，若影响和决定误差大小的全部因素始终保持不变，对同一被测量进行多次重复测量。

不等精度测量：在不同的测量条件下，用不同精度的仪表，不同的测量方法，不同的测量次数以及不同的测量者进行测量和对比。

3、测量误差：测量值与被测量的真值之差。

①绝对误差：测量结果与真值之差。

②相对误差：绝对误差与被测量之比。

③引用误差：绝对误差与量程之比。

④随机误差：在同一测量条件下，多次测量被测量时，绝对值和符号以不可预定方式变化的误差。通过增加测量次数减小随机误差对测量结果的影响。

⑤粗大误差：超出规定条件下预期的误差，又称疏忽误差。 第二章

1、传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。

2、传感器由敏感元件和转换元件组成。

敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分。

转换元件是指传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的电信号部分。

3、传感器的基本特性：静态特性和动态特性。

静态特性是指被测量的值处于稳定状态时的输出与输入的关系。包括灵敏度，迟滞，线性度，重复性，漂移。

灵敏度：输出量增量与引起输出量增量的相应输入量增量之比。

线性度：传感器的输出与输入之间数量关系的线性程度。

迟滞：传感器在相同工作条件下输入量由小到大及输入量由大到小变化期间其输入输出特性曲线不重合的现象。

重复性：传感器在相同工作条件下，输入量按同一方向做全量程连续多次变化时，所得特性曲线不一致的程度。

漂移：输入量不变的情况下，传感器输出量会随时间变化。 第三章

应变式传感器

1.金属电阻应变片的工作原理:基于电阻应变效应。

2.电阻应变效应:导体在外界作用下产生机械变形(拉伸或压缩)时，其电阻值相应发生变化的现象。

3.半导体电阻应变片的工作原理:基于半导体材料的压阻效应。

4.压阻效应:半导体材料的电阻率ρ随作用应力的变化而发生变化的现象。 5.金属电阻应变片的灵敏度推导及半导体电阻应变片的灵敏度推倒。 6.金属电阻应变片的结构:由敏感栅，基片，覆盖层和引线等部分组成。

敏感栅是应变片的核心部分，它粘贴在绝缘的基片上，其上再粘贴起保护作用的覆盖层，两端焊接引出导线。

7.金属电阻应变片的材料要求:

①灵敏系数大②ρ值大③电阻温度系数小④与铜线的焊接性能好⑤机械强度高 8.电阻应变片的温度误差:由于测量现场环境温度的改变而给测量带来的附加误差，称为应变片的温度误差。

产生应变片温度误差的主要因素有下述两个方面: ①电阻温度系数的影响

②试件材料和电阻丝材料的线膨胀系数的影响

9.电阻应变片的温度补偿方法:线路补偿和应变片自补偿

应变片的自补偿法是利用自身具有温度补偿作用的应变片(称之为温度自补偿应变片)来补偿的。

10.电阻应变片的测量电路:电压灵敏度的计算，相互关系公式推导。

第四章

电感式传感器

1.变气隙式电感传感器:特点，工作原理灵敏度的公式推导 特点:灵敏度高，非线性严重

2.零点残余电压:把传感器在零位移时的输出电压称为零点残余电压，记作 3.产生零点残余电压的原因: ①由于由于两电感线圈的电气参数及导磁体几何尺寸不完全对称，因此在两电感线圈上的电压幅值和相位不同，从而形成了零点残余电压的基波分量。 ②由于传感器导磁材料磁化曲线的非线性(如铁磁饱和，磁滞损耗)使得激励电流与磁通波形不一致，从而形成了零点残余电压的高次谐波分量。 4.为了减小电感式传感器的零点残余电压的采取措施。

①在设计和工艺上，力求做到磁路对称，铁芯材料均匀。要经过热处理以除去机械应力和改善磁性。两线圈绕制要均匀，力求几何尺寸与电气特性保持一致。 ②在电路上进行补偿。

5.电涡流式传感器工作原理:当传感器线圈通以交变电流

时，由于电流的变化在线圈周围产生交变磁场

，使置于此磁场中的被测导体产生感应电涡流

，电涡流

又产生新的交变磁场

。

与

方向相反，因而抵消部分原磁场，从而导致传感器线圈的电感量，阻抗和品质因数发生变化，即线圈的等效阻抗发生变化。这些变化与被测导体的电阻率

磁导率

以及几何形状有关，也与线圈几何参数，激磁电流频率

有关，还与线圈与被测导体间的距离

有关，因此可写为

式中，为线圈与被测导体的尺寸因子。

第五章

1、电容式传感器结构简单、体积小、分辨率高，可非接触式测量，并能在高温、辐射、强烈震动等恶劣条件下工作。

2、电容式传感器可分为变极距型(测量位移)、变面积型(测量直线位移、角位移、尺寸)、变介电常数型(测量液体液位、材料厚度)。

3、变极距型平板电容式传感器的灵敏度推导

为了提高灵敏度，减小非线性误差，大都采用差动式结构。

4、电容式传感器的应用：电容式压力传感器，电容式加速度传感器，差动式电容测厚传感器。

第六章

压电式传感器

1.压电式传感器的定义:其工作原理是基于某些介质材料的压电效应，是一种典型的有源传感器。它通过材料受力作用变形时，其表面会有电荷产生而实现非电量测量。 2.压电式传感器的特点:体积小，重量轻，工作频带宽。

3.压电效应:某些电介质，当沿这一定方向对其施力而使它变形时，内部就产生极化现象，同时。在它的两个表面上产生符号相反的电荷。到外力去掉后，又重新恢复到不带电的状态，这种现象称为压电效应。

4.把这种机械能转化为电能的现象称为正压电效应。

5.当在电介质极化方向施加电场时，这些电介质也会产生几何变形，这种现象称为逆压电效应(电致伸缩效应)。

6.压电材料的主要特性参数: 压电常数:压电常数是衡量材料压电效应强弱的参数，它直接关系到压电输出灵敏度。 7.沿电轴x方向的力作用下产生电荷的压电效应称为纵向压电效应。 沿机械轴 y方向的力作用下产生电荷的压电效应称为横向压电效应。 沿光轴方向的力作用时不产生压电效应。 8.压电式传感器的等效电路的特点

9.压电式传感器的测量电路的特点

10.压电式传感器的应用:

①压电式测力传感器②压电式加速度传感器

③压电式金属加工切削力测量④压电式玻璃破碎报警器 第七章

1、磁电感应式传感器：变磁通式、恒磁通式。

变磁通式传感器工作原理：产生磁场的永久磁铁和线圈都固定不动，通过磁通Φ的变化产生感应电动势e。又称为磁阻式，常用于角速度的测量。

恒磁通式传感器工作原理：气隙磁通保持不变，感应线圈与磁铁作相对运动，线圈切割磁力线产生感应电势。

2、磁电感应式传感器的误差主要有非线性误差和温度误差

⑴非线性误差的主要原因：当磁电式传感器在进行测量时，传感器线圈会有电流流过，这时线圈会产生一定的交变磁通，此交变磁通会叠加在永久磁铁所产生的工作磁通上，使恒定的气隙磁通变化。

补偿非线性误差的方法：在传感器中加入补偿线圈，补偿线圈被通以一定的电流，适当选择补偿线圈的参数，产生的交变补偿磁通可以与传感器线圈本身产生的交变附加磁通相互抵消。

⑵温度误差产生的主要原因：受温度变化的影响。

温度误差补偿的方法：在结构允许的情况下，在传感器的磁铁下设置热磁分路。

3、霍尔效应：置于磁场中的静止载流导体，当它的电流方向与磁场方向不一致时，载流导体上垂直于电流和磁场的方向上产生电动势。

霍尔电势的影响因素：霍尔电动势正比于激励电流及磁感应强度，其灵敏度与霍尔系数成正比，而与霍尔片厚度d成反比，为了提高灵敏度，霍尔元件常制成薄片形状。

4、霍尔原件的符号

5、霍尔传感器的应用：霍尔式微位移传感器，霍尔式转速传感器，霍尔计数装置。 第八章

光电式传感器 1.光电效应

光电效应分为外光电效应和内光电效应两大类。

在光线作用下物体内的电子溢出物体表面向外发射的现象称为外光电效应。

在光线作用下物体的导电性能发生变化或产生光生电动势的效应称为内光电效应。 2.光敏电阻的主要参数: ①暗电阻与暗电流

光敏电阻在不受光照射时的阻值称为暗电阻，此时流过的电流称为暗电流。 ②亮电阻与亮电流

光敏电阻在受光照射时的电阻称为亮电阻，此时流过的电流称为亮电流。 ③光电流

亮电流与暗电流之差称为光电流。 3.光敏电阻的基本特性

①伏安特性

在一定照度下流过光敏电阻的电流与光敏电阻两端的电压的关系称为光敏电阻的伏安特性。光敏电阻在一定的电压范围内，其

曲线为直线，说明其阻值与入射光量有关，而与电压，电流无关。

②光照特性

光敏电阻的光照特性是描述光电流

和光照强度之间的关系的，不同材料的光照特性是不同的，绝大多数光敏电阻光照特性是非线性的。

③光谱特性

光敏电阻对入射光的光谱具有选择作用，即光敏电阻对不同波长的入射光有不同的灵敏度。光敏电阻的相对光敏灵敏度与入射波长的关系称为光敏电阻的光谱特性，亦称为光谱响应。对应于不同波长，光敏电阻的灵敏度是不同的，而且不同材料的光敏电阻光谱响应曲线也不同。 ④频率特性 ⑤温度特性

4.光敏二极管的工作原理

光敏二极管儿电路中一般是处于反向工作状态，在没有光照时，反向电阻很大，反向电流很小，该反向电流称为暗电流。当光照射在

结上，光子打在

结附近，使

结产生光生电子和光生空穴对，它们在

结处的内电场作用下作定向运动，形成光电流。光的照度越大，光电流越大，因此光敏二极管在不受光照射时处于截止状态，受光照射时处于导通状态。 5.光敏晶体管的工作原理

大多数光敏晶体管的基极无引出线，当集电极加上相对于发射极为正的电压而不接基极时，集电结就是反向偏压，当光照射在集电结时，就会在结附近产生电子--空穴对，光生电子被拉到集电极，基区留下空穴，基极与发射极间的电压升高，这样便会有大量的电子流向集电极，形成输出电流，且集电极电流为光电流的

倍，所以光敏晶体管有放大作用。 6.光电池的工作原理

基于光生伏特效应，光电池是因为有较大面积的PN结，当光照射在PN结上时，在结的两端出现电动势，从而成为电源。

第四篇：传感器原理

1.Electrochemical(toxic) 检测有毒气体

电化学式传感器，用于检测有毒气体。电化学式包括定电位电解式和伽伐尼电池式氧气传感器。这里主要指的是定电位电解式传感器。

定电位电解式传感器原理：

筒状塑料池体内，装有电极，电极间充满电解液，由多孔四氟乙烯做成的隔膜在顶部封装。电极间加电位且与前置放大器连接。气体与电解质内的工作电极发生氧化还原反应，电极平衡电位发生变化，变化的值与气体浓度成正比。

2.Catalytic combustion or Infrared 检测可燃气体

催化燃烧式传感器或红外式传感器。这两种传感器主要用于检测可燃气体。催化燃烧式传感器原理：

气体扩散到传感器的催化燃烧室。燃烧室中两只传感器元件上的催化剂使可燃性气体进行无焰燃烧，产生热量。温度使感应电阻阻值发生变化，打破电桥平衡，产生微小的电压差信号，此信号与可燃气体浓度是成正比的的，从而达到检测可燃气体浓度的目的。

红外式传感器原理：

红外式传感器，是通过一个红外发生器产生红外光， 穿过充有样气的气室，然后被各种气体的专用接收器接收。是利用不同元素对某个特定波长的吸收原理。

3.Diffusion fuel cell 检测氧气

扩散燃烧单元(燃料电池)。即通常所说的伽伐尼电池式氧气传感器。用于氧气的检测。

伽伐尼电池式氧气传感器原理：

塑料容器内一面装有对氧气透过性良好的聚四氟乙烯透气膜，在其容器内侧紧粘着贵金属(铂，黄金，银等)阴电极，在容器另一面内侧或容器的空余部分形成阳极(用铅，镉等离子化倾向大的金属)。氧气在通过电解质时阴阳极发生氧化还原反应，使阳极金属离子化，释放出电子，产生电流。电流的大小与氧气的多少成正比。

半导体式气体传感器是依据金属氧化物半导体材料，在空气中，在遇到当空气的氧化还原状态发生变化时，半导体才料的电导率会发生相应的变化，比如：当空气中弥漫一定浓度的酒精蒸汽时，二氧化锡半导体材料的电导率会升高，电阻下降;而这种变化的幅度与气体的浓度直接相关，这就是半导体式气体传感器!我们家庭排油烟机下面的电子鼻就是使用的这种传感器。

电化学式气体传感器是依据气体的电化学氧化和还原的原理制备的，他的原理是与我们的电池几乎相同。比如，我们检测一氧化碳，CO在电解池的阳极被氧化成二氧化碳，而电解电流与CO的浓度有关。

电化学传感器准确而灵敏，但是，由于大量使用贵金属，另外制作工艺复杂，因此价格较高。

我国敏感元件与传感器行业现状与差距

我国电子信息业在上世纪八十年代第一次腾飞后，随着国民经济信息化进程的加快，之后又进入持续快速发展的新时期。这个时期电子信息产业的主要特征表现为：一是正在从单一的制造业转变为物质生产与知识生产，装备制造与系统集成，

硬件制造与软件制造，工业生产与信息服务相结合的现代信息产业;二是产业结构，产品结构，企业结构，运行机制，管理模式等方面发生了深刻变化;三是我国信息产业成为国民经济的支柱产业和先导产业，是新世纪的战略产业，为国民经济和社会信息化建设提供主要技术和物质支撑。

传感器技术及其产业的特点是：基础、应用两头依附;技术、投资两个密集;产品、产业两大分散。基础、应用两头依附，是指传感器技术的发展依附于敏感机理、敏感材料、工艺设备和计测技术这四块基石。敏感机理千差万别，敏感材料多种多样，工艺设备各不相同，计测技术大相径庭，没有上述四块基石的支撑，传感器技术难以为继。

应用依附是指传感器技术基本上属于应用技术，其市场开发多依赖于检测装置和自动控制系统的应用，才能真正体现出它的高附加效益并形成现实市场。也即发展传感器技术要以市场为导向，实行需求牵引。技术、投资两个密集技术密集是指传感器在研制和制造过程中技术的多样性、边缘性、综合性和技艺性。它是多种高技术的集合产物。由于技术密集也自然要求人才密集。投资密集是指研究开发和生产某一种传感器产品要求一定的投资强度，尤其是在工程化研究以及建立规模经济生产线时，更要求较大的投资。增加投资和正确的投资方向是提高传感器产业水平的主要条件之一，也是企事业决策者谋求最佳经济效益的重要手段。产品、产业两大分散，产品结构和产业结构的两大分散是指传感器产品门类品种繁多，生产、研究单位分布在除地方外有12个部委(电子、机械、科学院、航空航天、教委、冶金、船舶、铁道、轻工、化工、煤炭等)，其应用渗透到各个产业部门，它的发展既是各产业发展的推动力。只有按照市场需求，不断调整产业结构和产品结构，才能实现传感器产业的全面、协调、持续发展。

在国家的支持下，“八五”以来，我国的传感器技术及其产业取得了长足进步。

在学术交流方面，1989年10月由敏感元器件与传感器分会发起主办的“STC〃89 首届全国敏感元件与传感器学术会议”已延续至今，固定每两年召开一次，每逢活动不但国内学者、企业家云集且有不少其它国家的人士参加。目前，其论值组织机构为：“全国敏感元件与传感器学术团体联合组织委员会”。

在原电子工业部的努力及敏感元器件与传感器分会的积极组织下，实施的“双加工程”即：加快力度加快发展，的方针指导下，建立了我国敏感元器件与传感器生产基地。这三大基地分别为：

“安徽基地”，主要是建立力、光敏规模经济。

“陕西基地”，1990年2月成立了“陕西省敏感技术产业集团公司”主要是建立电压敏、热敏、汽车电子规模经济为主要目标。

“黑龙江基地”主要建立气、湿敏规模经济为主要目标。

多年来，三大基地在发展过程中虽然兴衰不一，历史地看，它对我国敏感元件与传感器行业的建设起到了一定的推动作用。

“九五”期间传感器技术研究国家重点科技攻关项目取得了51个品种86个规格的新产品。初步建立了敏感元件与传感器产业。

产品已进入到亿万人民的家庭生活中，并已在国民经济各部门和国防建设中得到一定应用。

近年来，在研发主力军的建设方面，主要表现在：(1)建立了“传感技术国家重点实验室”、“微米/纳米国家重点实验室”、“国家传感技术工程中心”等研究开发基地。

全国已有1688家企事业从事传感器的研制、生产和应用，其中从事MEMS研制生产的已有50多家。目前全行业正在执行“十五”规划，MEMS等5项新型传感器已列入研究开发的重点;国家计委决定从2002年开始组织实施的新型电子元器件产业化专项中有5项新型敏感元件与传感器已经启动;一些省、市新建立的“传感器产业基地”、“MEMS科技股份有限公司”，呈现出良好的发展态势。我的博客

zhanggehao2003@163.com是我的信箱QQ158458067是我的QQ号徐静蕾新浪博客http://blog.sina.com.cn/m/xujinglei 要找的东东全在我上面的网址里的，如果找不到，请和我留言要不写信，谢谢

回答者：zhanggehao - 秀才 二级 4-5 23:45

第五篇：传感器工作原理

压电传感器：基于压电效应的传感器。是一种自发电式和机电转换式传感器。它的敏感元件由压电材料制成。压电材料受力后表面产生电荷。此电荷经电荷放大器和测量电路放大和变换阻抗后就成为正比于所受外力的电量输出。压电式传感器用于测量力和能变换为力的非电物理量，如压力、加速度等(见压电式压力传感器、加速度计)。它的优点是频带宽、灵敏度高、信噪比高、结构简单、工作可靠和重量轻等。缺点是某些压电材料需要防潮措施，而且输出的直流响应差，需要采用高输入阻抗电路或电荷放大器来克服这一缺陷。配套仪表和低噪声、小电容、高绝缘电阻电缆的出现，使压电传感器的使用更为方便。它广泛应用于工程力学、生物医学、电声学等技术领域。

应变传感器：应变传感器是国内外应用较广泛的一种,它是以电阻应变计为转换元件,将非电量如:力、压力、位移、加速度、扭矩等参数转换为电量。

光电传感器：将光信号转换成电信号的传感器

热电传感器：将热信号转换成电信号的传感器

电容式传感器原理

电容式传感器原理

电容式压力传感器简介

科学技术的不断发展极大地丰富了压力测量产品的种类，现在，压力传感器的敏感原理不仅有电容式、压阻式、金属应变式、霍尔式、振筒式等等但仍以电容式、压阻式和金属应变式传感器最为多见。

金属应变式压力传感器是一种历史较长的压力传感器，但由于它存在迟滞、蠕变及温度性能差等缺点，其应用场合受到了很大的限制。

压阻式传感器是利用半导体压阻效应制造的一种新型的传感器，它具有制造方便，成本低廉等特点，但由于半导体材料对温度极为敏感，所以其性能受温度影响较大，产品的一致性较差。

电容式传感器是应用最广泛的一种压力传感器，其原理十分简单。一个无限大平行平板电容器的电容值可表示为：

C= ε s/d(ε 为平行平板间介质的介电常数，d 为极板的间距， s 为极板的覆盖面积)

改变其中某个参数，即可改变电容量。由于结构简单，几乎所有电容式压力传感器均采用改变间隙的方法来获得可变电容。电容式传感器的初始电容值较小，一般为几十皮法，它极易受到导线电容和电路的分布电容的影响，因而必须采用先进的电子线路才能检测出电容的微小变化。可以说，一个好的电容式传感器应该是可变电容设计和信号处理电路的完美结合

机械磅秤是利用杠杆位移原理秤量被测物体的质量，它是一种模拟测量，所以显示值误差很大。电子衡器是利用传感器测量原理，它是把外部的压力通过传感器的弹性梁变形使之贴在上面的应变片发生阻值变化，在激励电压的作用下，输出与被测物成正比的模拟的电信号，给AD电路。

电子衡器的AD电路，它把传感器送来的模拟信号进行调制、放大、滤波、取样、积分，输出稳定高效的数字信号，送给中央微处理器(CPU)，由CPU控制内部的工作程序通过显示电路，显示出被测物重量值。

秤量的标定，是由国家标准量值(法定砝码)的质量，输出的数字码(BCD码)与CPU内部程序存储器所编制的程序校准码一致时，便可完成秤量标定。模拟衡器是靠标准砝码直接标定，技术含量低，容易作假(取决于标准砝码的质量)。电子衡器的秤量标定需要标准砝码，但还需要标定密码。标定密码由衡器生产厂家掌握，它是严格保密的。

电子衡器的非法标定是利用标准砝码的质量值与校准程序的校准码值的允许范围来进行的，因为校准数码值是有一定范围空间的(例如最大秤量150kg的电子秤，它的50kg内码值是在12000～18000范围内都可以标定为50kg显示值。如果标定砝码实际质量是49kg标定出的显示值是50kg，那么该电子秤显示150kg时它的实际重量是147kg。这种秤在市场贸易中就会造成什么后果，不言而喻。 这就是法制计量在国民经济中的重要性。

第一部分 电子秤的原理方框图:

程式 K/B(按键) ↑ Fx → 传感器 → OP放大 → A/D转换 → CPU → 显示驱动 → 显示屏 ↓ 记忆体工作流程说明： 当物体放在秤盘上时，压力施给传感器，该传感器发生形变，从而使阻抗发生变化，同时使用激励电压发生变化，输出一个变化的模拟信号。该信号经放大电路放大输出到模数转换器。转换成便于处理的数字信号输出到CPU运算控制。CPU根据键盘命令以及程序将这种结果输出到显示器。直至显示这种结果。

第二部分 秤的分类： 1.按原理分：电子秤 机械秤 机电结合秤 2.按功能分：计数秤 计价秤 计重秤 3.按用途分：工业秤 商业秤 特种秤

第三部分 秤的种类： 1.桌面秤 指全称量在30Kg以下的电子秤 2.台秤 指全称量在30-300Kg以内的电子秤 3.地磅 指全称量在300Kg以上的电子秤 4.精密天平

第四部分 按精确度分类： I级： 特种天平 精密度≥1/10万 II级： 高精度天平 1/1万≤精密度<1/10万 III级： 中精度天平 1/1000≤精密度<1/1万 IV级： 普通秤 1/100≤精密度<1/1000

第五部分 专业术语： 1.最大称量： 一台电子秤不计皮重，所能称量的最大的载荷; 2.最小称量： 一台电子秤在低于该值时会出现的一个相对误差; 3.安全载荷： 120%正常称量范围; 4.额定载荷： 正常称量范围; 5.允许误差： 等级检定时允许的最大偏差; 6.感量： 一台电子秤所能显示的最小刻度;通常用“d”来表示; 7.解析量： 一台具有计数功能的电子秤，所能分辩的最小刻度; 8.解析度： 一台具有计数功能的电子秤，内部具有分辩能力的一个参数; 9.预热时间： 一台秤达到各项指标所用的时间; 10.精度： 感量与全称量的比值; 11.电子秤使用环境温度为： -10摄氏度 到 40摄氏度 12.台秤的台面规格： 25cm X 30cm 30cm X 40cm 40cm X 50cm 42cm X 52cm 45cm X 60cm

第六部分 电子秤的特点： 1.实现远距离操作; 2.实现自动化控制; 3.数字显示直观、减小人为误差; 4.准确度高、分辩率强; 5.称量范围广; 6.特有功能：扣重、预扣重、归零、累计、警示等; 7.维护简单; 8.体积小; 9.安装、校正简单; 10.特种行业，可接打印机或电脑驱动; 11.智能化电子秤，反应快，效率高;

第七部分 电子秤检查过程： 1.首先整体检查：有无磨损和损坏; 2.能否开机：开机后是否从0到9依次显示、数字是否模糊、能否归零; 3.有无背光; 4.用砝码测试能否称重; 5.充电器是否完好，能否使用; 6.配件是否齐全;

第八部分 传感器类型： 1.电阻式：价格适中、精度高、使用广泛; 2.电容式：体积小、精度低; 3.磁浮式：特高精度、造价高; 4.油压式：现市场上已淘汰; 显示器种类： 1.LCD(液晶显示)：免插电、省电、附带背光; 2.LED：免插电、耗电、很亮; 3.灯管：插电、耗电、很高; K/B(按键)类型： 1.薄膜按键：触点式; 2.机械按键：由许多单独按键组合在一起; 传感器的特性： 1.额定载荷; 2.输出灵敏度; 3.非线性; 4.滞后; 5.重复性; 6.蠕变; 7.零点输出影响; 8.额定输出温度影响; 9.零点输入; 10.输入阻抗; 11.输出阻抗; 12.绝缘阻抗; 13.容许激励电压;(5-18V)

第九部分 传感器损坏后现象： 1.称量不准; 2.显示不归零; 3.显示的数字乱跳 判断传感器的+E、-E、+S、-S 1.先用电阻档测4条线两两这间的电阻值，共有6组。如为400-450欧 则为+E、-E;如果为350欧，则为+S、-S;为290欧，则为R桥臂; 2.在+E、-E端接上+_5V电压，传感器正确施加一个压力，如输出+_S增大，则红表笔为+S，反之-S;

第十部分 高精度计数秤特点： 1.Kg/Ib单位转换功能; 2.零点显示范围、调整功能(GLH系列没有) 3.取样速度调节功能; 4.有10组单重记忆功能; 5.可同时进行重量、数量、累计功能(GLH只有数量累计) 6.可设定重量、数量上限警示功能; 7.自动零点追踪、温度线性校正; 8.扣重及预扣重功能; 9.待机功能; 10.有零点显示范围和零点跟踪范围; 11.有电池电压管制限制功能;

压阻式传感器是根据半导体材料的压阻效应在半导体材料的基片上经扩散电阻而制成的器件。其基片可直接作为测量传感元件，扩散电阻在基片内接成电桥形式。当基片受到外力作用而产生形变时，各电阻值将发生变化，电桥就会产生相应的不平衡输出。

用作压阻式传感器的基片(或称膜片)材料主要为硅片和锗片，硅片为敏感 材料而制成的硅压阻传感器越来越受到人们的重视，尤其是以测量压力和速度的固态压阻式传感器应用最为普遍。

传感器的灵敏度

灵敏度是指传感器在稳态工作情况下输出量变化△y对输入量变化△x的比值。

它是输出一输入特性曲线的斜率。如果传感器的输出和输入之间显线性关系，则灵敏度S是一个常数。否则，它将随输入量的变化而变化。

灵敏度的量纲是输出、输入量的量纲之比。例如，某位移传感器，在位移变化1mm时，输出电压变化为200mV，则其灵敏度应表示为200mV/mm。

当传感器的输出、输入量的量纲相同时，灵敏度可理解为放大倍数。

提高灵敏度，可得到较高的测量精度。但灵敏度愈高，测量范围愈窄，稳定性也往往愈差。

传感器常用术语

1.传感器

能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。通常有敏感元件和转换元件组成。

① 敏感元件是指传感器中能直接(或响应)被测量的部分。

② 转换元件指传感器中能较敏感元件感受(或响应)的北侧量转换成是与传输和(或)测量的电信号部分。

③ 当输出为规定的标准信号时，则称为变送器。

2.测量范围

在允许误差限内被测量值的范围。

3. 量程

测量范围上限值和下限值的代数差。

4. 精确度

被测量的测量结果与真值间的一致程度。

5.从复性

在所有下述条件下，对同一被测的量进行多次连续测量所得结果之间的符合程度：相同测量方法：

相同观测者：

相同测量仪器：

相同地点：

相同使用条件：

在短时期内的重复。

6. 分辨力

传感器在规定测量范围圆可能检测出的被测量的最小变化量。

7. 阈值

能使传感器输出端产生可测变化量的被测量的最小变化量。

8. 零位

使输出的绝对值为最小的状态，例如平衡状态。

9. 激励

为使传感器正常工作而施加的外部能量(电压或电流)。

10. 最大激励

在市内条件下，能够施加到传感器上的激励电压或电流的最大值。

11. 输入阻抗

在输出端短路时，传感器输入的端测得的阻抗。

12. 输出

有传感器产生的与外加被测量成函数关系的电量。 13. 输出阻抗 在输入端短路时，传感器输出端测得的阻抗。 14. 零点输出 在市内条件下，所加被测量为零时传感器的输出。 15. 滞后 在规定的范围内，当被测量值增加和减少时，输出中出现的最大差值。 16. 迟后 输出信号变化相对于输入信号变化的时间延迟。 17. 漂移 在一定的时间间隔内，传感器输出终于被测量无关的不需要的变化量。 18. 零点漂移 在规定的时间间隔及室内条件下零点输出时的变化。 19. 灵敏度 传感器输出量的增量与相应的输入量增量之比。 20. 灵敏度漂移 由于灵敏度的变化而引起的校准曲线斜率的变化。 21.热灵敏度漂移 由于灵敏度的变化而引起的灵敏度漂移。 22. 热零点漂移 由于周围温度变化而引起的零点漂移。 23. 线性度 校准曲线与某一规定直线一致的程度。 24. 非线性度 校准曲线与某一规定直线偏离的程度。 25.长期稳定性 传感器在规定的时间内仍能保持不超过允许误差的能力。 26. 固有凭率 在无阻力时，传感器的自由(不加外力)振荡凭率。 27. 响应 输出时被测量变化的特性。 28.补偿温度范围 使传感器保持量程和规定极限内的零平衡所补偿的温度范围。 29. 蠕变 当被测量机器多有环境条件保持恒定时，在规定时间内输出量的变化。 30. 绝缘电阻

如无其他规定，指在室温条件下施加规定的直流电压时，从传感器规定绝缘部分之间测得的电阻值。